張營(yíng)營(yíng)，胡亞朋

（黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院，開封 475004）

黃河水院地下管線信息化建設(shè)探索

張營(yíng)營(yíng)1，胡亞朋2

（黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院，開封 475004）

建立地下管線數(shù)據(jù)庫和信息管理系統(tǒng)，可對(duì)地下管線實(shí)現(xiàn)信息化管理。分析了黃河水院地下管線信息化建設(shè)的現(xiàn)狀和需求，設(shè)計(jì)了地下管線信息化管理系統(tǒng)的總體框架，探討了系統(tǒng)管線的查詢、管線統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)輸出、管線編輯、數(shù)據(jù)管理等功能。

黃河水院；地下管線；信息化建設(shè)；建設(shè)現(xiàn)狀；建設(shè)需求；系統(tǒng)框架；系統(tǒng)功能

0 引言

地下管線是黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院（簡(jiǎn)稱黃河水院）的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一，也是學(xué)校的“生命線”，擔(dān)負(fù)著校區(qū)能源供應(yīng)、傳輸和信息交換等任務(wù)，是學(xué)校物質(zhì)流與信息流的綜合載體［1］。隨著學(xué)校的不斷發(fā)展、建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，以及信息化、現(xiàn)代化建設(shè)的增強(qiáng)，地下管線的規(guī)模也在不斷擴(kuò)大。隨之而來的是地下管線方面的問題也越來越多。如，施工破壞地下管線造成的停水、停氣、停電以及通信中斷事故；由于排水管道排水不暢引發(fā)的道路積水現(xiàn)象，等等。因此，了解和掌握地下管線的現(xiàn)狀，對(duì)地下管線實(shí)現(xiàn)信息化動(dòng)態(tài)管理，對(duì)學(xué)校的規(guī)劃設(shè)計(jì)、管理和建設(shè)都具有重要意義。

1 信息化建設(shè)的現(xiàn)狀與需求

1．1 信息化建設(shè)的現(xiàn)狀

1．1．1 國(guó)內(nèi)信息化建設(shè)的現(xiàn)狀

自1996年起，城市地下管線普查相繼在全國(guó)各地展開。普查機(jī)構(gòu)采用物理探測(cè)、現(xiàn)代測(cè)繪、計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及地理信息系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行普查，在此基礎(chǔ)上，國(guó)家建立起地下管線數(shù)據(jù)庫和信息管理系統(tǒng)，有力地促進(jìn)了地下管線信息化技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，形成了地下管線探測(cè)和數(shù)據(jù)采集、處理與建庫及同步開發(fā)信息管理系統(tǒng)的整體解決方案［2］。同時(shí)，信息系統(tǒng)開發(fā)構(gòu)建技術(shù)有了進(jìn)一步提高，基于GIS的信息系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)已日臻成熟［3］?；贕IS的管線信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了各種管線信息數(shù)據(jù)和地形信息的綜合管理，可針對(duì)不同用戶開發(fā)出相應(yīng)的管理功能，并實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，充分發(fā)揮現(xiàn)實(shí)管線數(shù)據(jù)信息資源的功能，實(shí)現(xiàn)城市地下管線的數(shù)據(jù)處理、信息檢索、查詢統(tǒng)計(jì)、空間分析與輔助設(shè)計(jì)、信息輸出等技術(shù)的綜合應(yīng)用，以達(dá)到規(guī)范化、科學(xué)化管理的目的。同時(shí)，奠定資源共享的基礎(chǔ)，為城市規(guī)劃、建設(shè)、管理，以及實(shí)施突發(fā)事故的應(yīng)急反應(yīng)和制定救援預(yù)案提供可靠的決策依據(jù)。

1．1．2 黃河水院信息化現(xiàn)狀

經(jīng)過多年的信息化建設(shè)，學(xué)校完成了校園骨干網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，完成了部分應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)。這些信息化建設(shè)項(xiàng)目在學(xué)校取得了較好的應(yīng)用效果，也為學(xué)校進(jìn)一步的信息化建設(shè)提供了良好的環(huán)境。但由于其地下管線數(shù)據(jù)資料不全、陳舊，基本建設(shè)還沒有實(shí)現(xiàn)信息化，不能為工程開挖提供良好的現(xiàn)狀資料，有時(shí)還會(huì)造成積水、爆管等事故，給廣大師生員工的日常教學(xué)和生活造成很大的不便。

1．2 需求分析

1．2．1 標(biāo)準(zhǔn)化需求

地下管線信息化建設(shè)要求嚴(yán)格遵守國(guó)家、行業(yè)和高校的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，通過標(biāo)準(zhǔn)化促進(jìn)系統(tǒng)的開放性。標(biāo)準(zhǔn)化包含多方面的內(nèi)容，主要有數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、管理標(biāo)準(zhǔn)化、應(yīng)用操作標(biāo)準(zhǔn)化等。整個(gè)系統(tǒng)的開發(fā)，硬件、軟件的配置也應(yīng)盡可能做到統(tǒng)一化和標(biāo)準(zhǔn)化。

1．2．2 數(shù)據(jù)管理需求

數(shù)據(jù)是地下管線信息化管理系統(tǒng)的 “血液”，其現(xiàn)勢(shì)性是支撐系統(tǒng)生命力的重要因素。黃河水院建有地下管線數(shù)據(jù)資源中心建設(shè)和管理數(shù)據(jù)庫，全面負(fù)責(zé)地下管線數(shù)據(jù)的收集、整理、標(biāo)準(zhǔn)化、入庫，動(dòng)態(tài)更新資料的入庫，數(shù)據(jù)庫的日常管理和維護(hù)等工作。1．2．3 數(shù)據(jù)共享需求

業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)不能共享，會(huì)給各部門協(xié)作業(yè)務(wù)的處理帶來困難。當(dāng)某些數(shù)據(jù)需要跨部門使用時(shí)，若通過手工傳遞或電子郵件等方式傳遞，將無法滿足各部門及時(shí)獲取信息的需求，同時(shí)也無法進(jìn)行跨業(yè)務(wù)部門的業(yè)務(wù)流程系統(tǒng)建設(shè)。因此，需要建立數(shù)據(jù)共享機(jī)制及規(guī)范，以實(shí)現(xiàn)校園數(shù)據(jù)的共建共享、協(xié)同發(fā)展。

2 黃河水院地下管線信息化管理系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

2．1 設(shè)計(jì)思路

地下管線信息化管理系統(tǒng)應(yīng)堅(jiān)持以人為本、面向服務(wù)的原則，實(shí)現(xiàn)信息互通、數(shù)據(jù)共享，能夠提供及時(shí)、準(zhǔn)確、高效、隨時(shí)隨地的學(xué)校管線信息化服務(wù)，提供滿足跨部門的業(yè)務(wù)管理、面向全校用戶便捷的信息服務(wù)。相關(guān)職能部門應(yīng)貫徹“管理化＋服務(wù)化”的思路，借助該系統(tǒng)，促進(jìn)學(xué)校實(shí)現(xiàn)由傳統(tǒng)的以管理為核心向以服務(wù)為核心轉(zhuǎn)變。

2．2 總體框架

黃河水院地下管線信息化系統(tǒng)的總體框架如圖1所示。

3 黃河水院地下管線信息化系統(tǒng)建設(shè)

3．1 系統(tǒng)概述

圖1 黃河水院地下管線信息化模型總體框架Fig.1 Underground utilities informatization model general framework of Yellow River Conservancy Technical Institute

地下管線信息化系統(tǒng)即數(shù)字化平臺(tái)，是統(tǒng)一的數(shù)據(jù)資源與交換應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)，也是對(duì)各種結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理的平臺(tái)。它是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，提供深層次數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)分析的重要基礎(chǔ)［4］。

通過數(shù)字化平臺(tái)的建設(shè)應(yīng)達(dá)到以下目標(biāo)：（1）以學(xué)校信息化數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，建立學(xué)校的數(shù)據(jù)中心平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)信息系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換和共享，明確業(yè)務(wù)系統(tǒng)與數(shù)據(jù)中心平臺(tái)的接口規(guī)范。（2）保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確一致，做到“誰產(chǎn)生、誰維護(hù)”。（3）建立可以為整個(gè)學(xué)校提供綜合查詢和決策咨詢所需的數(shù)據(jù)信息，為學(xué)校的決策積累分析數(shù)據(jù)。（4）為后續(xù)建設(shè)開發(fā)各種應(yīng)用系統(tǒng)的通用數(shù)據(jù)庫平臺(tái)，保證新的系統(tǒng)建立在數(shù)據(jù)中心平臺(tái)上時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生新的分散數(shù)據(jù)。

3．2 系統(tǒng)功能

3．2．1 管線查詢

（1）屬性查詢。實(shí)現(xiàn)查詢地下管線數(shù)據(jù)的詳細(xì)屬性信息（包括管線類型、材質(zhì)、管徑、建設(shè)時(shí)間、所在位置、管點(diǎn)屬性以及管線與管點(diǎn)之間的拓?fù)潢P(guān)系等）功能。屬性查詢有坐標(biāo)查詢和空間查詢2種方法。坐標(biāo)查詢是根據(jù)輸入的坐標(biāo)位置查詢相關(guān)的管線信息?？臻g查詢又包括按線查詢、圓形查詢、矩形查詢、多邊形查詢等方式。按線查詢是在地圖中任意繪制線段，設(shè)置緩沖范圍，對(duì)該范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢。查詢結(jié)果包括該范圍內(nèi)的管線統(tǒng)計(jì)、附屬物統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以生成圖表，也可以生成實(shí)地三維圖。圓形查詢、矩形查詢、多邊形查詢是根據(jù)用戶繪制的相應(yīng)形狀選擇區(qū)域查詢要素信息。這些屬性查詢結(jié)果會(huì)以EXCEL表格形式自動(dòng)輸出到用戶指定位置。同時(shí)，該功能模塊還支持報(bào)表打印、圖上標(biāo)注，對(duì)某條記錄進(jìn)行圖上定位閃爍等功能。

（2）條件查詢。條件查詢包括項(xiàng)目條件下查詢、單位條件查詢和道路條件查詢3種。項(xiàng)目條件查詢是根據(jù)選擇的項(xiàng)目區(qū)域查詢要素信息確定的。單位條件查詢是根據(jù)選擇的單位條件查詢要素信息。道路條件查詢是按道路名稱查詢相關(guān)管線。用戶輸入道路名稱，系統(tǒng)查詢到與輸入關(guān)鍵字相關(guān)的所有道路，選擇某條道路并設(shè)定緩沖范圍，系統(tǒng)將查詢出該范圍內(nèi)的所有管線。各種查詢結(jié)果都能夠以EXCEL表格形式輸出到用戶指定位置。同時(shí)，該功能模塊還支持報(bào)表打印、圖上標(biāo)注，對(duì)某條記錄進(jìn)行圖上定位閃爍等功能。

3．2．2 管線統(tǒng)計(jì)

管線統(tǒng)計(jì)分為空間統(tǒng)計(jì)、全范圍統(tǒng)計(jì)、管線附屬設(shè)計(jì)統(tǒng)計(jì)、專題查詢統(tǒng)計(jì)和單位統(tǒng)計(jì)5種。（1）空間統(tǒng)計(jì)。對(duì)選擇的區(qū)域進(jìn)行管線要素信息的統(tǒng)計(jì)，主要統(tǒng)計(jì)不同類型管線的長(zhǎng)度及不同類型管點(diǎn)的數(shù)目。統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以以報(bào)表、直方圖、餅圖等統(tǒng)計(jì)圖表形式查看，也可以EXCEL表格或圖片形式導(dǎo)出，輸出到用戶指定位置。（2）全范圍統(tǒng)計(jì)。對(duì)數(shù)據(jù)庫中所有管線數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。分別統(tǒng)計(jì)出不同類別管線的長(zhǎng)度、管點(diǎn)的數(shù)目。統(tǒng)計(jì)結(jié)果為列表或圖表形式。（3）管線附屬設(shè)施統(tǒng)計(jì)。統(tǒng)計(jì)各類管線附屬設(shè)施，如閥門、檢修井、消火栓等。（4）專題查詢統(tǒng)計(jì)。包括圖幅統(tǒng)計(jì)、道路統(tǒng)計(jì)、興趣點(diǎn)統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果均以報(bào)表、直方圖、餅圖等形式呈現(xiàn)。統(tǒng)計(jì)報(bào)表可以EXCEL表格形式導(dǎo)出，統(tǒng)計(jì)圖表可以圖片形式導(dǎo)出，導(dǎo)出位置由用戶指定。圖幅統(tǒng)計(jì)是對(duì)選擇的圖幅進(jìn)行各種要素的統(tǒng)計(jì)，主要統(tǒng)計(jì)不同類型管線的長(zhǎng)度及不同類型管點(diǎn)的數(shù)目。道路統(tǒng)計(jì)是按用戶指定的道路名稱及道路緩沖范圍統(tǒng)計(jì)該指定道路范圍內(nèi)的管線信息。項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)是按項(xiàng)目名稱查詢與該項(xiàng)目的相關(guān)管線信息。用戶輸入項(xiàng)目名稱進(jìn)行查詢，選擇某條查詢結(jié)果，即可統(tǒng)計(jì)出該項(xiàng)目范圍內(nèi)不同類別管線的長(zhǎng)度及不同類別管點(diǎn)的數(shù)目。按興趣點(diǎn)統(tǒng)計(jì)是按單位名稱查詢?cè)搯挝灰欢ň彌_區(qū)范圍內(nèi)的相關(guān)管線信息。用戶輸入單位名稱進(jìn)行查詢，選擇某條查詢結(jié)果，給定緩沖范圍，即可統(tǒng)計(jì)出該項(xiàng)目范圍內(nèi)不同類別管線的長(zhǎng)度及不同類別管點(diǎn)的數(shù)目。（5）單位統(tǒng)計(jì)。單位統(tǒng)計(jì)包括按項(xiàng)目信息統(tǒng)計(jì)和按權(quán)屬單位統(tǒng)計(jì)2種。按項(xiàng)目信息統(tǒng)計(jì)是根據(jù)項(xiàng)目信息統(tǒng)計(jì)不同項(xiàng)目中的管點(diǎn)、管線的更新信息。按權(quán)屬單位統(tǒng)計(jì)是統(tǒng)計(jì)各權(quán)屬單位所管轄的管點(diǎn)、管線信息。3．2．3 數(shù)據(jù)輸出

（1）專題圖輸出。系統(tǒng)支持符合制圖標(biāo)準(zhǔn)的各種規(guī)格專題圖的輸出，還支持矢量圖和影像圖疊加輸出。專題圖可添加圖面修飾，包括圖形裁剪，圖框建立，指北針、圖例、標(biāo)題、標(biāo)注添加，專題圖大小設(shè)置，圖形旋轉(zhuǎn)等。（2）圖片輸出。以圖片文件格式輸出當(dāng)前視圖內(nèi)的地圖。（3）空間范圍輸出。空間范圍輸出包括：在當(dāng)前地圖中選擇輸出道路并設(shè)置緩沖范圍后輸出，在當(dāng)前地圖中任意繪制多邊形范圍輸出，在當(dāng)前地圖中選中某一區(qū)域的圖形輸出，將全庫范圍的數(shù)據(jù)輸出，根據(jù)當(dāng)前調(diào)圖范圍輸出。（4）專題范圍輸出?？梢园垂こ谭秶D幅范圍輸出，也可根據(jù)設(shè)置的輸出對(duì)象輸出。

3．2．4 管線編輯

系統(tǒng)具有對(duì)管線點(diǎn)和管線屬性結(jié)構(gòu)的修改功能，可以對(duì)管線或管線點(diǎn)要素進(jìn)行新增、修改、刪除等各種圖形及屬性的編輯。如果對(duì)排水管線數(shù)據(jù)進(jìn)行了修改，需將修改結(jié)果同步更新到排水專業(yè)管線數(shù)據(jù)庫中。

3．2．5 數(shù)據(jù)管理

（1）數(shù)據(jù)庫連接。提供對(duì)數(shù)據(jù)庫連接管理。（2）歷史數(shù)據(jù)瀏覽。在當(dāng)前數(shù)據(jù)窗體內(nèi)，顯示任意時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)。通過該功能，可以對(duì)比同一位置不同時(shí)間點(diǎn)的地下管線數(shù)據(jù)情況。（3）恢復(fù)現(xiàn)勢(shì)數(shù)據(jù)。將任意時(shí)間段的歷史數(shù)據(jù)恢復(fù)到現(xiàn)實(shí)庫中，使其成為現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)。（4）業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)備份。業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)是指用于支撐系統(tǒng)正常運(yùn)行的各類表格數(shù)據(jù)。因此，為保證系統(tǒng)正常運(yùn)行，必須經(jīng)常備份業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫，以備數(shù)據(jù)庫損壞時(shí)還原使用。（5）業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)恢復(fù)。對(duì)備份后的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行恢復(fù)，以保證地下綜合管線管理信息系統(tǒng)的正常運(yùn)行。（6）圖形數(shù)據(jù)備份。為保證地下綜合管線數(shù)據(jù)庫的正常運(yùn)轉(zhuǎn)及安全使用，必須經(jīng)常備份空間數(shù)據(jù)庫，以備地下管線數(shù)據(jù)損壞時(shí)將其還原，以供使用。（7）圖形數(shù)據(jù)恢復(fù)。將事先備份好的地下綜合管線數(shù)據(jù)恢復(fù)到現(xiàn)狀地下綜合管線數(shù)據(jù)庫中。（8）圖形數(shù)據(jù)庫恢復(fù)。將事先備份好的地下綜合管線數(shù)據(jù)恢復(fù)到現(xiàn)狀地下綜合管線數(shù)據(jù)庫中。

4 結(jié)語

加強(qiáng)地下管線管理正成為全球性的趨勢(shì)。我國(guó)目前也正在進(jìn)行地下管線現(xiàn)狀普查，采集地下管線的空間數(shù)據(jù)及其公共屬性數(shù)據(jù)，建立地下管線數(shù)字化信息管理系統(tǒng)，通過補(bǔ)測(cè)等手段對(duì)地下管線數(shù)字化信息管理系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理［5］。通過地下管線數(shù)字化信息平臺(tái)的建設(shè)，可以實(shí)現(xiàn)異構(gòu)信息系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換和共享，并保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確一致，建立能夠?yàn)檎麄€(gè)學(xué)校提供綜合查詢和決策咨詢所需的數(shù)據(jù)信息庫，這對(duì)于學(xué)校制訂科學(xué)的發(fā)展規(guī)劃具有舉足輕重的意義。

［1］ 俄廣志．天津市地下管線地理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［D］．山東：山東大學(xué)，2012．

［2］ 趙俊蘭．鄔倫．校園地下管線綜合信息管理系統(tǒng)的研究與開發(fā)［J］．測(cè)繪科學(xué)，2007（5）：117－120．

［3］ 李淑敏．李叢．三亞市地下管線勘察與GIS信息化建設(shè)方法探究［J］．山西建筑，2017，43（7）：218－219．

［4］ 趙俊蘭．鄔倫．校園地下管線綜合信息管理系統(tǒng)的研究與開發(fā)［J］．測(cè)繪科學(xué)，2007（5）：117－120．

［5］ 余立剛．城市地下管線數(shù)字化管理建設(shè)淺析［J］．江西建材，2017（20）：270－271．

TU990.3

B

10．13681／j．cnki．cn41－1282／tv．2017．04．012

2017-07-11

黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院一般軟科學(xué)項(xiàng)目：黃河水院地下管線數(shù)字化信息模型建設(shè)研究（2016RKX005）

張營(yíng)營(yíng)（1983-），女，河南確山人，講師，碩士，從事工程建設(shè)專業(yè)的教學(xué)和研究工作。

[責(zé)任編輯 胡修池]